【正文】 PORT(CLK: IN BIT。 Q:BUFFER INTEGER RANGE 31 DOWNTO 0)。 END。ARCHITECTURE BHV OF CNTB IS BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK39。EVENT AND CLK=39。139。 THEN Q=Q+1。 END IF。 END PROCESS。 END BHV。 5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真波形（3） 數(shù)字比較器模塊數(shù)字比較器是產(chǎn)生PWM波形的核心組成部件，可控的加減計(jì)數(shù)器CNTA和5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CNTB同時(shí)加數(shù)字比較器LPMCOMPARE兩端作為兩路輸入信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)器CNTB輸出值小于細(xì)分計(jì)數(shù)器CNTA輸出的規(guī)定值時(shí), 比較器輸出高電平。 當(dāng)CNTB輸出值不小于細(xì)分計(jì)數(shù)器CNTA輸出的規(guī)定值時(shí), 比較器輸出低電平。改變細(xì)分計(jì)數(shù)器的設(shè)定值, 就可以改變PWM輸出信號(hào)的占空比。為了便于觀察防真波形，我在CNTB的輸出加上B[4..0]。 數(shù)字比較器的仿真波形 邏輯控制模塊，其兩個(gè)二選一多路選擇器加上兩個(gè)與門(mén)根據(jù)邏輯原理組合而成。START鍵通過(guò)“與”門(mén)控制PWM輸出,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的工作/停止控制。當(dāng)START端接高電平時(shí)，表示電源接通，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)START端接低電平時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。Z/F鍵控制選擇PWM波形是從正端Z進(jìn)入H橋，還是從負(fù)端F進(jìn)入H橋，以控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)Z/F=1時(shí)PWM輸出波形從正端Z進(jìn)入H橋，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng) Z/F =0時(shí)PWM輸出波形從負(fù)端F進(jìn)入H橋，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 FPGA中的工作/停止控制和正/反轉(zhuǎn)方向控制電路 正/反轉(zhuǎn)工作控制電路波形當(dāng)START=1時(shí)，與門(mén)打開(kāi)，允許電機(jī)工作。當(dāng)START=0時(shí)，與門(mén)關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)?！」ぷ?停止電路波形 直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)仿真在本次設(shè)計(jì)中，需要滿足的技術(shù)要求是設(shè)計(jì)具有正/反轉(zhuǎn)，起/?？刂乒δ?、速度在線可調(diào)的直流電機(jī)控制裝置。接下來(lái)就用仿真波形詳細(xì)的說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的電路滿足以上的所有要求。鍵盤(pán)Z_F是電機(jī)的方向控制鍵。當(dāng)要求電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，只需要按下鍵Z_F，表示Z_F輸出高電平，即Z_F=1，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)鍵Z_F松開(kāi)時(shí)，Z_F＝0時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，、。 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 電機(jī)正反轉(zhuǎn) 啟/?？刂品抡鍿TART鍵是電機(jī)的啟動(dòng)鍵，當(dāng)按下START鍵時(shí)，START=1,電機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。反之，START=0時(shí)，電機(jī)停止，、。 啟動(dòng)仿真波形 停止仿真波形 啟/停仿真波形 加/減速仿真鍵盤(pán)EN1控制電機(jī)是否允許變速。所以通過(guò)改變EN1便可以改變?cè)O(shè)定值H[4..0]的值，也就是設(shè)定值的初值，從而改變了直流電機(jī)的占空比，改變直流電機(jī)的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。因?yàn)镃NTB是5位的計(jì)數(shù)器，所在本設(shè)計(jì)中直流電機(jī)轉(zhuǎn)速細(xì)分為32級(jí)。，同理通過(guò)按鍵EN1該變H[4..0]、也就是占空比增大，電機(jī)的速度增加。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)比較與仿真波形的分析可以看出，電機(jī)的速度在逐漸的增加。所以通過(guò)改變EN1的值可以改變直流電機(jī)的PWM占空比，從而改變直流電機(jī)的速度。 H[4..0]=02H仿真波形 H[4..0]=04H仿真波形 H[4..0]=08H仿真波形 仿真結(jié)果分析，本設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)功能夠很好的實(shí)現(xiàn)。在時(shí)鐘脈沖的作用下，計(jì)數(shù)器CNTA和CNTB都能按照事先設(shè)定好的規(guī)則進(jìn)行計(jì)數(shù)。CNTA是可控的加減計(jì)數(shù)器，U_D控制其計(jì)數(shù)的方向，EN1用于設(shè)定其初值，當(dāng)NE1由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，就完成了設(shè)定值。CNTB是5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其在時(shí)鐘脈沖CLK0的作用下一直加數(shù)，當(dāng)它加到32時(shí)就自動(dòng)返回到0再重新加數(shù)。兩路計(jì)數(shù)器同時(shí)加到數(shù)字比較器LMP_COMPARE上，當(dāng)CNTB的值小于設(shè)定值時(shí)，數(shù)字比較器輸出高電平，當(dāng)CNTB的值大于設(shè)定值時(shí)，數(shù)字比較器輸出低電平。因此改變?cè)O(shè)定值的大小就可以改變PWM波形的大小，也就是完成了電機(jī)的調(diào)速。Z_F是電機(jī)的方向按鍵，選擇PWM波形的進(jìn)入方向，當(dāng)其為1時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，反轉(zhuǎn)。至于電機(jī)的控制，是在它的輸入端加上兩個(gè)與門(mén)來(lái)控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止。其具體的操作如下：當(dāng)按下鍵Z_F鍵時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，松開(kāi)鍵時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)按下鍵START時(shí)，電機(jī)開(kāi)始工作，松開(kāi)時(shí)，電機(jī)停止工作。通過(guò)按鍵EN1的閉合與斷開(kāi)可以改變H[]的值從而改變直流電機(jī)的PWM占空比，達(dá)到改變直流電機(jī)速度的目的。本設(shè)計(jì)采用VHDL設(shè)計(jì)FPGA 脈寬調(diào)制控制方案, 計(jì)算機(jī)仿真和對(duì)直流電機(jī)控制的結(jié)果表明,該電路能有效地產(chǎn)生PWM 控制信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速, 控制精度由FPGA 中的數(shù)字比較器決定。在本設(shè)計(jì)中，采用的數(shù)字比較器為5位, 若增加數(shù)字比較器的位數(shù), 就可以提高電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度。電路中省去了D/A 轉(zhuǎn)換器使電路變得更加簡(jiǎn)潔, 同時(shí)也降低控制器的成本。FPGA 內(nèi)部采用狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu), 遇到干擾時(shí), 能很快從異常狀態(tài)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài), 保證了控制系統(tǒng)具有高的可靠性。從以上的仿真中可以看出，基于FPGA的直流電機(jī)的控制能夠達(dá)到很好的預(yù)期效果。對(duì)于直流電機(jī)的控制設(shè)計(jì)，可以利用的主要有三種方法，分別是模擬電路的方法、單片機(jī)的方法和應(yīng)用專用邏輯電路的方法。對(duì)于模擬電路方法目前已經(jīng)很少采用，最常用的是單片機(jī)的方法，本論文是基于應(yīng)用專用邏輯電路的方法而展開(kāi)設(shè)計(jì)的。目前很少采用FPGA對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，本論文采用了此先進(jìn)的技術(shù)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)功能完善的全數(shù)字步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為，基于EDA的直流電機(jī)PWM控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)用PWM對(duì)于電機(jī)的控制。此設(shè)計(jì)需要用硬件描述語(yǔ)言（VHDL）編寫(xiě)程序，并在Quartus II軟件平臺(tái)上進(jìn)行程序的編譯和仿真。參考文獻(xiàn)[1] 樓興華,[C]北京：北京人民郵電出版社 2006.[2] [J]. 半導(dǎo)體技術(shù),2008.[3]汪厚新. 采用FPGA的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D].碩士學(xué)位論文,西南交通大學(xué),2006.[4][D]．內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古大學(xué)，2005．[5] [EB/OL]. ，2010. .[6][EB/OL]. ，.[7] 張廣益，郭前剛．《電機(jī)學(xué)》[M]．重慶．重慶大學(xué)出版社，2006：247251．[8]邢建平，[M] .北京：清華大學(xué)出版社，2005.[9] 潘松，黃繼業(yè)．《DEA技術(shù)實(shí)用教程》[M]．北京：北京科學(xué)出版社，2002：145146．[10] 甘歷．《VHDL應(yīng)用與開(kāi)發(fā)實(shí)踐》[M]．北京：北京科學(xué)出版社, 2003：101．[11] 楊天明，陳杰．《電機(jī)與拖動(dòng)》[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，[12][D]. 碩士學(xué)位論文,江南大學(xué), 2006.[13]陳俊碩，劉景林，[J].微電機(jī)，2009,42(10):2425.[14]梁迎春，[J].微特電機(jī)，2007,35(7):5558.